论文部分内容阅读
摘要：随着电力综合自动化技术的飞速发展，在电力自动化中，一种新型的，可实现电力系统运行自诊断、全分布和电流信号双向传输的现场总线技术也随之兴起，进一步促进了我国工业事业的进步与发展。鉴于现场总线技术在电力系统运行中有着广泛的应用，本文现结合现场总线技术的发展起源、涵義特点等内容，对电力自动化运行中所应用到的几种常见的现场总线技术进行分析与探讨，并浅要论述了现场总线技术的应用意义，供同行参考借鉴。
关键词：电力自动化；现场总线技术；应用；探讨
21世纪以后，电力自动化技术顺应时代的进步步伐在电力工业中得到了飞速的发展，使得电力自动化系统的设计工艺变得更加简化。尤其是电力综合自动化技术水平的提高，其不仅减少了电力施工改造的工作量，还减少了电力系统中自动化设备的屏柜数量，从根本上提高了电力系统自动化设备运行可靠性，促进了电力系统运行自动化管理模式的实现。然，需要注意的是，尽管电力自动化技术的发展给电力运行带来了大量益处，甚至提高了电力运行质量，但与此同时，电力系统运行的安全性也愈加让人忧心，设备自动化运行下的管理问题逐渐成为当前备受关注的问题。
1、电力自动化对设备运行的管理要求
电力自动化设备运行水平有所提高以后，电力自动化系统的设计也有所简化与改变。综合自动化技术下的电力自动化系统在设计时主要以单位间隔为对象，采用分布式设计方法，将电力系统中所具有的电力自动化设备进行分散安装，使其具有能在现场开关柜上之计安装控制模块的特点。电力自动化系统设计中，分散安装的电力自动化系统如图1所示。
从图1所示的电力自动化系统分散安装图中可知，如果在实际设计安装中也采用该图中的安装方法，那么从电力自动化运行要求出发，电力运行管理中所安装的监控模块必须要满足以下几个方面的条件：
首先，遥感处理时要采用交流采样的处理方式，摒弃掉传统的在现场开关柜上安装电量变送器的想法与做法，以满足电力运行监控的需要。
其次，电力系统中必须要具备1-3个被监控设备的遥控输出点，以实现电力运行监管中一对以的控制管理。
再次，电力运行中针对被监控对象而选择的监控模块一定要具备较高的抗干扰性，要保证自身具有足够的稳定性和可靠性，能满足电力系统运行的基本要求。
最后，面对对象，或者面对被监控设备而选择的监控模块要具有通信功能，在实际运行时，模块与模块之间能够实现数据通信。
2、现场总线技术的概述
2.1发展起源
现场总线技术最先由德国西门子公司开创，到20世纪80年代中，由于现场总线技术本身具有分散化、网络化、智能化的特点，促进了工业的进步和发展，对全球工业自动化起到非常重要的作用。由于世界各国发展工业的技术背景、经济背景的不同，应用的现场总线技术也不相同。
2.2分类与特点
总的来说，现场总线技术主要可分为三级网络连接四个层次，三级网络分别负担各自的信息传递任务。第一级网络，主要是将电机启动器、变频器、红外水分仪等直接接入PROFIBUS-DP网；第二级网络，主要是通过数字量传感来执行简单的设备操作，如光电开关、接近开关、行程开关、电磁阀等，这些设备的控制主要是通过现场I/O接入PROFIBUS-DP网。第三级网络，链接客户端和信息监控，主要是将监控服务器、现场监控机、PLC、独立主机控制段的PLC接入工业以太网；监控服务器、中央监控机、数据库服器和客户机接入Enternet网。
3、现场总线技术在电力自动化中的应用
近年来，随着电力生产规模的扩大发展，35kV级输电网已成为主要的输配电网架，各级35kV变电站也成为各矿井生产供配电的枢纽环节。由于35kV变电站的建设跨年代较长，自动化装备已远远不能满足技术管理的需求，装备落后，信息通道不完整，将严重地影响到电力网的安全运行和对突发事件的快速反应与决策。
某电网控制系统有限公司的CSC2000综合变电站自动化系统是国内率先采用LJonWorks现场总线的系统。某公司在国际上率先将LonWorks现场总线技术应用于变电站综合自动化系统，并将基于微处理器的间隔层设备直接并入Lonworks现场总线，以其高可靠的性能和大容量高速度的通信能力，大大提高了通信系统的信息吞吐和数据处理能力，从而解决了应用低速串口通信采样数据时经常产生的瓶颈现象。LonWoNs现场总线网络具有很强的抗干扰、抗震动性，适用于较大的温度范围，适合于变电站较恶劣的工业环境。其传输速率已远远满足变电站综合自动化系统对信息传输速度的要求。站内网络通讯采用以太网与IonWoNs现场总线相结合的形式，站控层采用以太网，隔层采用IJonw0rks现场总线，信息通过问隔层的测控单元上传到主干网上。
4、现场总线技术应用于电力系统自动化的意义
4.1实现了电力自动化运行中信息的双向传输
现场总线技术可借助电力系统中的开关、电能输送装置等将电压信号转变成为数字信号，然后利用监控模块所具有的数字通信功能来对这一信号进行检测和判定，最后达到控制一级电力设备运行情况的目的。
4.2提高了电力系统自动化的可维护性
应用现场总线技术以后，电力运行管理实现了自动化的一对一管理。这种管理方式不仅可减少电力系统中用于电力输送的连接线和连接点，还能减少因连接线过多而带来的电力运行不稳定因素，保证了电力系统的运行可靠性，同时也提高了电力系统自动化运行的可维护性。
4.3可减少电力系统自动化建设开支
现场总线技术应用于电力系统自动化建设以后，在电力系统安装工艺中的布线、维护、设备布置等方面都节省了大量的连线，与传统的分散安装控制系统相比，实现了现场总线控制的电力系统在数字信号传输、信号跟踪以及信号反馈等方面所花费的建设费用将大幅度减少，从而为电力企业节省下大笔的建设开支。
5、结束语
综上所述，现场总线技术的应用对我国电力自动化运行可靠性的提高有着重要意义，是促进我国电力事业不断向前发展的一种重要手段。文章通过对现场总线技术在电力自动化运行中的应用情况、应用意义的分析，总结并归纳出现场总线技术可在电力系统自动化建设中大力推广、应用这一结论。并在此强调，鉴于我国当前的电力自动化建设水平并不高，还未完全达到国际标准，所以现场总线技术在实际应用时难免会遇到困难，这就需要广大电力工作者不断探究、摸索，学习与创新，结合我国电力发展情况，创建和研发适合我国国情的现场总线技术。■
参考文献
[1]邵启湖.基于CAN总线通信的直流绝缘在线监测单片机系统[J].湖南文理学院学报（自然科学版）.2005（01）
[2]武平丽，杨筝.现场总线技术在分布式控制系统（DCS）中的应用[J].科技情报开发与经济.2007（29）
[3]路艳斌，徐海红.FF技术在自动化控制工程设计中需注意的几个问题[J].科技资讯.2005（25）
关键词：电力自动化；现场总线技术；应用；探讨
21世纪以后，电力自动化技术顺应时代的进步步伐在电力工业中得到了飞速的发展，使得电力自动化系统的设计工艺变得更加简化。尤其是电力综合自动化技术水平的提高，其不仅减少了电力施工改造的工作量，还减少了电力系统中自动化设备的屏柜数量，从根本上提高了电力系统自动化设备运行可靠性，促进了电力系统运行自动化管理模式的实现。然，需要注意的是，尽管电力自动化技术的发展给电力运行带来了大量益处，甚至提高了电力运行质量，但与此同时，电力系统运行的安全性也愈加让人忧心，设备自动化运行下的管理问题逐渐成为当前备受关注的问题。
1、电力自动化对设备运行的管理要求
电力自动化设备运行水平有所提高以后，电力自动化系统的设计也有所简化与改变。综合自动化技术下的电力自动化系统在设计时主要以单位间隔为对象，采用分布式设计方法，将电力系统中所具有的电力自动化设备进行分散安装，使其具有能在现场开关柜上之计安装控制模块的特点。电力自动化系统设计中，分散安装的电力自动化系统如图1所示。
从图1所示的电力自动化系统分散安装图中可知，如果在实际设计安装中也采用该图中的安装方法，那么从电力自动化运行要求出发，电力运行管理中所安装的监控模块必须要满足以下几个方面的条件：
首先，遥感处理时要采用交流采样的处理方式，摒弃掉传统的在现场开关柜上安装电量变送器的想法与做法，以满足电力运行监控的需要。
其次，电力系统中必须要具备1-3个被监控设备的遥控输出点，以实现电力运行监管中一对以的控制管理。
再次，电力运行中针对被监控对象而选择的监控模块一定要具备较高的抗干扰性，要保证自身具有足够的稳定性和可靠性，能满足电力系统运行的基本要求。
最后，面对对象，或者面对被监控设备而选择的监控模块要具有通信功能，在实际运行时，模块与模块之间能够实现数据通信。
2、现场总线技术的概述
2.1发展起源
现场总线技术最先由德国西门子公司开创，到20世纪80年代中，由于现场总线技术本身具有分散化、网络化、智能化的特点，促进了工业的进步和发展，对全球工业自动化起到非常重要的作用。由于世界各国发展工业的技术背景、经济背景的不同，应用的现场总线技术也不相同。
2.2分类与特点
总的来说，现场总线技术主要可分为三级网络连接四个层次，三级网络分别负担各自的信息传递任务。第一级网络，主要是将电机启动器、变频器、红外水分仪等直接接入PROFIBUS-DP网；第二级网络，主要是通过数字量传感来执行简单的设备操作，如光电开关、接近开关、行程开关、电磁阀等，这些设备的控制主要是通过现场I/O接入PROFIBUS-DP网。第三级网络，链接客户端和信息监控，主要是将监控服务器、现场监控机、PLC、独立主机控制段的PLC接入工业以太网；监控服务器、中央监控机、数据库服器和客户机接入Enternet网。
3、现场总线技术在电力自动化中的应用
近年来，随着电力生产规模的扩大发展，35kV级输电网已成为主要的输配电网架，各级35kV变电站也成为各矿井生产供配电的枢纽环节。由于35kV变电站的建设跨年代较长，自动化装备已远远不能满足技术管理的需求，装备落后，信息通道不完整，将严重地影响到电力网的安全运行和对突发事件的快速反应与决策。
某电网控制系统有限公司的CSC2000综合变电站自动化系统是国内率先采用LJonWorks现场总线的系统。某公司在国际上率先将LonWorks现场总线技术应用于变电站综合自动化系统，并将基于微处理器的间隔层设备直接并入Lonworks现场总线，以其高可靠的性能和大容量高速度的通信能力，大大提高了通信系统的信息吞吐和数据处理能力，从而解决了应用低速串口通信采样数据时经常产生的瓶颈现象。LonWoNs现场总线网络具有很强的抗干扰、抗震动性，适用于较大的温度范围，适合于变电站较恶劣的工业环境。其传输速率已远远满足变电站综合自动化系统对信息传输速度的要求。站内网络通讯采用以太网与IonWoNs现场总线相结合的形式，站控层采用以太网，隔层采用IJonw0rks现场总线，信息通过问隔层的测控单元上传到主干网上。
4、现场总线技术应用于电力系统自动化的意义
4.1实现了电力自动化运行中信息的双向传输
现场总线技术可借助电力系统中的开关、电能输送装置等将电压信号转变成为数字信号，然后利用监控模块所具有的数字通信功能来对这一信号进行检测和判定，最后达到控制一级电力设备运行情况的目的。
4.2提高了电力系统自动化的可维护性
应用现场总线技术以后，电力运行管理实现了自动化的一对一管理。这种管理方式不仅可减少电力系统中用于电力输送的连接线和连接点，还能减少因连接线过多而带来的电力运行不稳定因素，保证了电力系统的运行可靠性，同时也提高了电力系统自动化运行的可维护性。
4.3可减少电力系统自动化建设开支
现场总线技术应用于电力系统自动化建设以后，在电力系统安装工艺中的布线、维护、设备布置等方面都节省了大量的连线，与传统的分散安装控制系统相比，实现了现场总线控制的电力系统在数字信号传输、信号跟踪以及信号反馈等方面所花费的建设费用将大幅度减少，从而为电力企业节省下大笔的建设开支。
5、结束语
综上所述，现场总线技术的应用对我国电力自动化运行可靠性的提高有着重要意义，是促进我国电力事业不断向前发展的一种重要手段。文章通过对现场总线技术在电力自动化运行中的应用情况、应用意义的分析，总结并归纳出现场总线技术可在电力系统自动化建设中大力推广、应用这一结论。并在此强调，鉴于我国当前的电力自动化建设水平并不高，还未完全达到国际标准，所以现场总线技术在实际应用时难免会遇到困难，这就需要广大电力工作者不断探究、摸索，学习与创新，结合我国电力发展情况，创建和研发适合我国国情的现场总线技术。■
参考文献
[1]邵启湖.基于CAN总线通信的直流绝缘在线监测单片机系统[J].湖南文理学院学报（自然科学版）.2005（01）
[2]武平丽，杨筝.现场总线技术在分布式控制系统（DCS）中的应用[J].科技情报开发与经济.2007（29）
[3]路艳斌，徐海红.FF技术在自动化控制工程设计中需注意的几个问题[J].科技资讯.2005（25）